Rechnernetze

Technik, Protokolle, Systeme, Anwendungen

Walter Proebster

• Verlag: De Gruyter Oldenbourg
• Jahr: 2015
• ISBN drucken: 9783486257779
• eBook-ISBN: 9783486808940
• Auflage: 2
• Thema: Computer Science
• Thema: Computer Networking

Rechnernetze sind ein zentrales Thema in der Informatik-Ausbildung und gewinnen immer mehr an Bedeutung. Dieses Lehrbuch, das aus Vorlesungen an der TU München entstanden ist, bietet einen fundierten und gleichzeitig knappen und übersichtlichen Überblick über Technik, Protokolle, Systeme und Anwendungen von Rechnernetzen. Zur Darstellung der Technik und der Strukturen von Rechnernetzen orientiert sich der Aufbau des Buches an den Schichten des ISO/OSI-Referenzmodelles. Es geht auf Techniken und Protokolle des Internets ein und behandelt die Themen Netzmanagement, ISDN und Hochleistungsnetze (ATM). Dieses Buch eignet sich ausgezeichnet als Grundlage für Vorlesungen sowie zur Vorbereitung auf Prüfungen. Zu jedem Kapitel gibt es eine Auswahl von Prüfungsfragen.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 1.1 Überblick
• 1.2 Allgemeines
• 1.2.1 Geschichte, Gegenwart und Zukunft der Rechnernetze
• 1.2.2 Ziele von Rechnernetzen
• 1.2.3 Allgemeines zur Datenübertragung
• 1.2.4 Typen von Rechnerkopplungen
• 1.2.5 Abgrenzung Rechnernetz - verteiltes System
• 1.2.6 Anforderungen an Rechnernetze im Vergleich zu einzelnen Systemen
• 1.2.7 Netztopologien
• 1.2.8 Klassifizierung von Rechnernetzen
• 1.3 Normierung
• 1.3.1 Allgemeines zur Normierung
• 1.3.2 Standardwelt
• 1.4 ISO/OSI-Referenzmodell
• 1.4.1 Motivation für das ISO/OSI-Referenzmodell
• 1.4.2 Schichten des ISO/OSI-Referenzmodells
• 1.4.3 OSI-Terminologie
• 1.4.4 System-, Dienst- und Protokollschnitt
• 1.5 TCP/IP-Referenzmodell
• 1.6 Die Referenzmodelle OSI und TCP/IP im Vergleich
• 1.7 Prüfungsfragen
• 2 Bitübertragungsschicht
• 2.1 Überblick
• 2.2 Übertragungsmedien
• 2.2.1 Theoretische Grundlagen
• 2.2.2 Elektrische Leiter
• 2.2.3 Lichtwellenleiter
• 2.2.4 Funkstrecken
• 2.2.5 Nachrichtensatelliten
• 2.3 Schnittstellen und Modulation
• 2.3.1 Schnittstellen
• 2.3.2 Kodierungsverfahren
• 2.3.3 Modulation
• 2.3.4 Modem
• 2.4 Bezeichnungen
• 2.5 Wichtige ITU-T Empfehlungen der V- und der X-Serie
• 2.6 Prüfungsfragen
• 3 MAC-Teilschicht
• 3.1 Überblick
• 3.2 Vielfachzugriffsverfahren
• 3.2.1 Pure ALOHA
• 3.2.2 Slotted ALOHA
• 3.2.3 CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
• 3.2.4 Rundsendeerkennung mit wechselnden Prioritäten
• 3.2.5 Token-Bus Zugriffsverfahren
• 3.2.6 Token-Ring-Zugriffsverfahren
• 3.2.7 FDDI ( Fiber Distributed Data Interface )
• 3.2.8 FDDI-II
• 3.2.9 DQDB (Distributed Queued Dual Bus)
• 3.2.10 DQDB und FDDI-II
• 3.3 Bewertung und Analyse der Zugriffsverfahren
• 3.3.1 Durchsatz
• 3.3.2 Vergleichende Leistungsbetrachtungen
• 3.4 Komponenten für lokale Netze (Local Area Networks)
• 3.4.1 Der ETHERNET-Standard
• 3.4.2 Grundsätzliches
• 3.4.3 Die verschiedenen Ethernet-Standards
• 3.4.4 Komponenten zum Aufbau von Ethernet-Netzen
• 3.5 Prüfungsfragen
• 4 Sicherungsschicht
• 4.1 Überblick
• 4.2 Dienste an die Vermittlungsschicht
• 4.3 Rahmenerstellung
• 4.3.1 Zeichenzahlfeld
• 4.3.2 Bytestuffing
• 4.3.3 Bitstuffing
• 4.3.4 Verstöße gegen Kodierungsregeln in Schicht 1
• 4.4 Fehlererkennung
• 4.4.1 Blockweise Sicherung
• 4.4.2 CRC-Verfahren
• 4.5 Flußkontrolle
• 4.5.1 Problemstellung
• 4.5.2 Mechanismen der Flußsteuerung
• 4.5.3 Stop-and-Wait-Protokoll
• 4.5.4 Schiebefensterprotokolle
• 4.6 BSC, HDLC
• 4.6.1 Synchrone Übertragungsverfahren:
• 4.7 Die Sicherungsschicht im Internet
• 4.8 Prüfungsfragen
• 5 Vermittlungsschicht
• 5.1 Überblick
• 5.2 Leitwegbestimmungsalgorithmen
• 5.2.1 Verfahren des kürzesten Pfades
• 5.2.2 Überflutung (Flooding )
• 5.2.3 ,,Heiße Kartoffel” (Hot-Potato) - Verfahren
• 5.2.4 Mehrfachleitwegbestimmungsalgorithmus
• 5.2.5 Verteilter Leitwegbestimmungsalgorithmus
• 5.3 Staukontrolle oder Überlastungssteuerung
• 5.3.1 Verwerfen von Paketen
• 5.3.2 Reservieren von Puffern
• 5.3.3 Isarithmetische Staukontrolle
• 5.3.4 Kanallastbegrenzung mit Verwarnungspaketen
• 5.3.5 Flußsteuerungsmechanismen
• 5.3.6 Blockierungen
• 5.3.7 Vereinigungsblockierung
• 5.4 Die Vermittlungsschicht im Internet
• 5.5 Prüfungsfragen
• 6 Transportschicht
• 6.1 Überblick
• 6.2 Dienste der Transportschicht
• 6.2.1 Die Dienst güte
• 6.2.2 Die Dienstelemente
• 6.2.3 Das Transportprotokoll
• 6.3 Beispiele für Implementierung der Transportschicht
• 6.3.1 ISO 8072 / ISO 8073
• 6.3.2 TCP im Internet
• 6.3.3 Vergleich von OSI-Transport Protokoll der Klasse 4 (TP4) mit TCP
• 6.4 Prüfungsfragen
• 7 Schichtunabhängige Protokollkonzepte
• 7.1 Überblick
• 7.2 Protokolle
• 7.3 Namen und Adressen
• 7.3.1 Physische versus logische Adressierung
• 7.3.2 Entwurf eines global eindeutigen Namensraumes
• 7.3.3 Umfang des Adreßraumes
• 7.3.4 Einordnung in das OSI-Modell
• 7.4 Sichere Übertragung über einen gestörten Kanal
• 7.4.1 Problemstellung
• 7.4.2 Zeichenweise Paritätssicherung
• 7.4.3 Selbstkorrigierende Codes
• 7.5 Einführung in die Datensicherheit
• 7.5.1 Vertraulichkeit
• 7.5.2 Datenintegrität
• 7.5.3 Verbindlichkeit und Authentizität
• 7.5.4 Anonymität
• 7.5.5 Praktische Hinweise zur Rechnersicherheit
• 7.6 Einführung in die Datenkompression
• 7.6.1 Quantisierungsmöglichkeiten im Bereich Grafik
• 7.6.2 Symmetrische und asymmetrische Verfahren
• 7.6.3 Was bedeutet Redundanz?
• 7.6.4 Verlustfreie Kompression
• 7.6.5 Lauflängencodierung
• 7.6.6 Huffmann-Codierung
• 7.6.7 Bekannte Kompressionsprogramme
• 7.6.8 Komprimierung im Bereich Multimedia
• 7.6.9 JPEG
• 7.6.10 H.261 (auch px64)
• 7.6.11 MPEG-1
• 7.6.12 MPEG-2
• 7.6.13 Fraktale Bildkompression
• 7.6.14 MPEG-4
• 7.7 Verbindungsmanagement
• 7.7.1 Verbindungsaufbau
• 7.7.2 Verbindungsabbau
• 7.7.3 Flußsteuerung
• 7.7.4 Maßnahmen nach Systemabsturz
• 7.7.5 Verbindungorientierte Dienste
• 7.7.6 Beispiel für verbindungsorientiertes Subnet: X.25
• 7.7.7 Verbindungsunabhängige Dienste
• 7.7.8 Vergleich von virtuellen Verbindungen und Datagrammen im Subnet
• 7.8 Multiplexing
• 7.8.1 Zeitmultiplexer - Time Division Multiplexer (TDM)
• 7.8.2 Statistischer Multiplexer - Asynchronous Time Division Multiplexer (ATDM)
• 7.8.3 Frequenzmultiplexverfahren - (FDM)
• 7.8.4 Multiplexing und das Schichtenmodell
• 7.8.5 Gründe und Protokollkonzepte für Aufwärts- und Abwärts-Multiplexing
• 7.9 Warteschlangentheorie
• 7.10 Normen im Bereich der drahtlosen Telekommunikation
• 7.10.1 GSM (Global System for Mobile Communication)
• 7.10.2 HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)
• 7.10.3 GPRS (General Packet Radio Service)
• 7.10.4 UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems)
• 7.10.5 Bluetooth
• 7.11 Prüfungsfragen
• 8 Sitzungsschicht
• 8.1 Überblick
• 8.2 Aufgaben der Sitzungsschicht
• 8.3 Das Tokenkonzept
• 8.4 Das Synchronisationskonzept
• 8.5 Die Funktionseinheiten
• 8.6 Prüfungsfrage
• 9 Darstellungsschicht
• 9.1 Überblick
• 9.2 ASN.l und BER
• 9.3 Aufgaben und Dienstelemente der Darstellungsschicht
• 9.4 Prüfungsfragen
• 10 Anwendungsschicht
• 10.1 Überblick
• 10.2 Application Service Elements - ASE
• 10.2.1 ACSE - Association Control Service Element
• 10.2.2 RTSE - Reliable Transfer Service Element
• 10.3 CCR - Commitment Concurrency and Recovery
• 10.4 ROSE - Remote Operations Service Element
• 10.5 Domain Name System: DNS
• 10.6 Elektronische Post
• 10.7 Usenet News
• 10.8 Das World Wide Web: WWW
• 10.9 Prüfungsfragen
• 11 Netzmanage ment
• 11.1 Überblick
• 11.2 Dimensionen des Netzmanagements
• 11.3 Funktionale Dimension
• 11.3.1 Konfigurationsmanagement
• 11.3.2 Fehlermanagement
• 11.3.3 Leistungsmanagement
• 11.3.4 Abrechnungsmanagement
• 11.3.5 Sicherheitsmanagement
• 11.4 Zeitliche Dimension
• 11.4.1 Planung
• 11.4.2 Installation
• 11.4.3 Betrieb
• 11.5 Dimension der Szenarien
• 11.5.1 Komponentenmanagement
• 11.5.2 Systemmanagement
• 11.5.3 Anwendungsmanagement
• 11.5.4 Enterprisemanagement
• 11.6 Integriertes Netzmanagement
• 11.7 Teilmodelle einer Management-Architektur
• 11.7.1 Informationsmodell
• 11.7.2 Organisationsmodell
• 11.7.3 Kommunikationsmodell
• 11.7.4 Funktionsmodell
• 11.8 Abschließende Betrachtungen
• 12 ISDN
• 12.1 Überblick
• 12.2 Analyse von ISDN nach ISO/OSI
• 12.2.1 Schicht 3: Vermittlungsschicht (network layer):
• 12.2.2 Schicht 2: Sicherungsschicht (data link layer)
• 12.2.3 Schicht 1: Bitübertragungsschicht (physical layer)
• 12.3 Zwischenamtssignalisierung
• 12.3.1 Der Nachrichtentransferteil MTP
• 12.3.2 Signalisierungsbeziehungen zwischen ISDN-Vermittlungsstellen
• 12.3.3 Protokollarchitektur der ISDN-Zwischenamtssignalisierung
• 12.4 Kritik
• 12.5 DSL-ISDN
• 12.6 Prüfungsfragen
• 13 Hochleistungsnetze
• 13.1 Überblick
• 13.2 Synchrone Digitale Hierarchie - SDH
• 13.2.1 Entwicklung von SONET und SDH
• 13.2.2 Aufgaben der Synchronen Digitalen Hierarchie
• 13.2.3 Die Arbeitsweise von SDH
• 13.3 Der Weg zum Breitband-ISDN
• 13.3.1 Technologische Fortschritte und neue Systemkonzepte
• 13.3.2 Neue Anforderungen
• 13.4 Übertragungstechniken - Die Kandidaten für BISDN
• 13.4.1 Circuit Switching (Leitungsvermittlung)
• 13.4.2 Multirate Circuit Switching
• 13.4.3 Fast Circuit Switching
• 13.4.4 Packet Switching (Paketvermittlung)
• 13.4.5 Fast Packet Switching
• 13.5 Asynchroner Transfer Mode - ATM
• 13.5.1 Die ATM-Zelle
• 13.5.2 Permanente und vermittelte Verbindungen über ATM
• 13.5.3 Multplexing von ATM-Zellen
• 13.5.4 Zusammenspiel von ATM und SDH
• 13.6 ATM und das BISDN Referenzmodell
• 13.7 ATM - Einsatzgebiete und Einführungsstrategien
• 13.7.1 ATM im LAN, MAN und WAN Bereich
• 13.7.2 Einführungsphasen von ATM und BISDN
• 13.8 Prüfungsfragen
• 14 Abkürzungen
• 15 Literatur
• 16 Index